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JP2017010962A - Device substrate and method of manufacturing device substrate, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Device substrate and method of manufacturing device substrate, and method of manufacturing semiconductor device Download PDF

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JP2017010962A
JP2017010962A JP2015121543A JP2015121543A JP2017010962A JP 2017010962 A JP2017010962 A JP 2017010962A JP 2015121543 A JP2015121543 A JP 2015121543A JP 2015121543 A JP2015121543 A JP 2015121543A JP 2017010962 A JP2017010962 A JP 2017010962A
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resist
bevel
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貴仁 西村
Takahito Nishimura
貴仁 西村
嘉久 河村
Yoshihisa Kawamura
嘉久 河村
和宏 高畑
Kazuhiro Takahata
和宏 高畑
米田　郁男
Ikuo Yoneda
郁男 米田
小野　良治
Ryoji Ono
良治 小野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device substrate capable of suppressing a shear force that acts on both a template and a substrate when an imprint is performed at a missing shot part.SOLUTION: On a device substrate 10, a multilayer film 12 containing a film constituting an element is disposed on a substrate 11. A main surface where the element is disposed includes a patterning region Rwhere a resist is disposed at the time of imprint processing, and a bevel region Rfrom a peripheral edge part of the patterning region Rto an end part of the device substrate 10. The bevel region Rincludes a region where an upper surface becomes lower as advances toward the end part of the device substrate 10 when compared with an upper surface of the patterning region R. At a border between the patterning region Rand the bevel region R, an inclination angle of the upper surface of the bevel region Rrelative to the upper surface of the patterning region Ris 10° or more and 90° or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、デバイス基板およびデバイス基板の製造方法並びに半導体装置の製造方法に関する。   FIELD Embodiments described herein relate generally to a device substrate, a device substrate manufacturing method, and a semiconductor device manufacturing method.

ナノインプリント技術では、レジストを滴下した半導体ウェハ上に、テンプレートを接近させて、テンプレートの半導体ウェハ側主面に形成された凹凸パターンにレジストを充填し、レジストを硬化させる。そして、テンプレートを離型することで、半導体ウェハ上に凹凸パターンを形成する。   In the nanoimprint technique, a template is brought close to a semiconductor wafer onto which a resist is dropped, and the resist is filled into a concavo-convex pattern formed on the semiconductor wafer side main surface of the template, and the resist is cured. And an uneven | corrugated pattern is formed on a semiconductor wafer by releasing a template.

テンプレートの一部が半導体ウェハ外にはみ出してしまう欠けショット部では、ベベル面の平坦性が低く、各ショット位置で異なるベベル面を有している。そのため、テンプレートと半導体ウェハとの間のレジストの厚み（以下、ＲＬＴという）に膜厚差が生じる。ダイバイダイアライメント時にテンプレートを半導体ウェハに対して相対的に横方向に移動させるが、既に硬化した隣接する欠けショット部のＲＬＴにテンプレートが接触することによって、テンプレートと半導体ウェハとに剪断力が発生する。また、ＲＬＴが薄くなると、レジストが弾性体として振る舞うようになり、テンプレートと半導体ウェハとに働く剪断力が大きくなる。つまり、ベベル面の平坦性は、ダイバイダイアライメント時の剪断力に大きな影響を与える。   In the chipped shot portion where a part of the template protrudes outside the semiconductor wafer, the flatness of the bevel surface is low, and each shot position has a different bevel surface. For this reason, a difference in film thickness occurs in the resist thickness (hereinafter referred to as RLT) between the template and the semiconductor wafer. Although the template is moved in the lateral direction relative to the semiconductor wafer during die-by-die alignment, a shearing force is generated between the template and the semiconductor wafer when the template comes into contact with the RLT of the adjacent chipped shot portion that has already been cured. . Further, when the RLT is thinned, the resist behaves as an elastic body, and the shearing force acting on the template and the semiconductor wafer increases. That is, the flatness of the bevel surface greatly affects the shearing force during die-by-die alignment.

さらに、欠けショット部ではテンプレート自体の変形量も大きく、テンプレート変形量が予想し難い。その結果、半導体ウェハとインプリントパターンの重ね合わせ精度の悪化を引き起こす原因となっていた。   Furthermore, the amount of deformation of the template itself is large at the missing shot portion, and the amount of template deformation is difficult to predict. As a result, the semiconductor wafer and the imprint pattern are deteriorated in overlay accuracy.

特開２００２−９３７４８号公報JP 2002-93748 A 特開２００１−２３０１６６号公報JP 2001-230166 A

本発明の一つの実施形態は、欠けショット部でインプリントする場合に、テンプレートと基板とに働く剪断力を抑制することができるデバイス基板およびデバイス基板の製造方法並びに半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   One embodiment of the present invention provides a device substrate, a device substrate manufacturing method, and a semiconductor device manufacturing method capable of suppressing a shearing force acting on a template and a substrate when imprinting at a chipped shot portion. For the purpose.

本発明の一つの実施形態によれば、素子を構成する膜を含む多層膜が基板上に配置されたデバイス基板が提供される。前記素子が配置される主面は、インプリント処理時にレジストが配置されるパターニング領域と、前記パターニング領域の周縁部から当該デバイス基板の端部までのベベル領域と、を有する。前記ベベル領域は、上面が、前記パターニング領域の上面に比して、当該デバイス基板の端部に向かって低くなる領域を有する。前記パターニング領域と前記ベベル領域との境界で、前記ベベル領域の上面の前記パターニング領域の上面に対する傾斜角が１０度以上９０度以下である。   According to one embodiment of the present invention, a device substrate is provided in which a multilayer film including a film constituting an element is disposed on the substrate. The main surface on which the element is arranged has a patterning region in which a resist is arranged at the time of imprint processing, and a bevel region from a peripheral portion of the patterning region to an end portion of the device substrate. The bevel region has a region whose upper surface becomes lower toward the end of the device substrate than the upper surface of the patterning region. The inclination angle of the upper surface of the bevel region with respect to the upper surface of the patterning region at the boundary between the patterning region and the bevel region is not less than 10 degrees and not more than 90 degrees.

図１は、実施形態によるデバイス基板の構造の一例を模式的に示す一部断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing an example of the structure of the device substrate according to the embodiment. 図２は、実施形態によるベベル領域の上面のパターニング領域の上面に対する傾斜の様子を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state of inclination of the upper surface of the bevel region with respect to the upper surface of the patterning region according to the embodiment. 図３−１は、実施形態によるデバイス基板の製造方法の手順の一例を模式的に示す一部断面図である（その１）。FIG. 3A is a partial cross-sectional view schematically showing an example of a procedure of the device substrate manufacturing method according to the embodiment (part 1). 図３−２は、実施形態によるデバイス基板の製造方法の手順の一例を模式的に示す一部断面図である（その２）。FIG. 3-2 is a partial cross-sectional view schematically showing an example of the procedure of the device substrate manufacturing method according to the embodiment (part 2). 図４−１は、比較例によるパターン形成方法の手順の一例を模式的に示す一部断面図である（その１）。FIG. 4-1 is a partial cross-sectional view schematically showing an example of a procedure of a pattern forming method according to a comparative example (part 1). 図４−２は、比較例によるパターン形成方法の手順の一例を模式的に示す一部断面図である（その２）。FIG. 4B is a partial cross-sectional view schematically showing an example of the procedure of the pattern forming method according to the comparative example (part 2).

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるデバイス基板およびデバイス基板の製造方法並びに半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態で用いられるデバイス基板の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合がある。   Exemplary embodiments of a device substrate, a device substrate manufacturing method, and a semiconductor device manufacturing method will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, the cross-sectional views of the device substrate used in the following embodiments are schematic, and the relationship between the thickness and width of the layers, the ratio of the thickness of each layer, and the like may differ from the actual ones.

図１は、実施形態によるデバイス基板の構造の一例を模式的に示す一部断面図である。デバイス基板１０は、基板である半導体ウェハ１１上に、素子を形成するための複数の膜からなる多層膜１２が形成された構造を有する。デバイス基板１０の素子形成面側には、パターニング領域ＲPと、ベベル領域ＲBと、が設けられる。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing an example of the structure of the device substrate according to the embodiment. The device substrate 10 has a structure in which a multilayer film 12 composed of a plurality of films for forming elements is formed on a semiconductor wafer 11 as a substrate. The element formation surface side of the device substrate 10, a patterned region R P, and the bevel region R B, is provided.

パターニング領域ＲPは、円板状を有し、インプリント処理時にレジストが塗布される領域である。パターニング領域ＲPは、インプリント処理時にテンプレートが押印され、素子が形成される領域でもある。パターニング領域ＲPの上面は、平坦であり、パターニング領域ＲP内のどの位置でも同じ高さを有する。また、パターニング領域ＲPでは、多層膜１２のうち最上層の膜は、マスク膜１２１、またはマスク膜１２１と図示しない密着膜との積層膜によって構成される。マスク膜１２１は、たとえば塗布型炭素膜であるＳＯＣ（Spin On Carbon）膜などによって構成される。 The patterning region RP has a disk shape and is a region where a resist is applied during imprint processing. The patterning region R P is also a region where a template is impressed during imprint processing and an element is formed. The upper surface of the patterning region R P is flat and has the same height everywhere in the patterning region R P. In the patterning region RP , the uppermost film of the multilayer film 12 is configured by the mask film 121 or a laminated film of the mask film 121 and an adhesion film (not shown). Mask film 121 is formed of, for example, an SOC (Spin On Carbon) film that is a coating-type carbon film.

ベベル領域ＲBは、パターニング領域ＲPの外周部に設けられる。ベベル領域ＲBでは、デバイス基板１０の上面は、パターニング領域ＲPとの境界での位置に比して、デバイス基板１０の端部の位置の方が低くなっている。パターニング領域ＲPとの境界から端部に向かって、連続的に傾斜している場合もあれば、階段状に高さが減少し、段差部分がＲ面によって構成されるような場合もある。ベベル領域ＲBでは、パターニング領域ＲPとの境界付近を除いて、パターニング領域ＲPで最上層に配置されているマスク膜１２１、またはマスク膜１２１と密着膜との積層膜は形成されていない。すなわち、本実施形態では、ベベル領域ＲBの多層膜１２は、パターニング領域ＲPの多層膜１２に比して、最上層の膜から所定の層数の膜が除去されている。 Bevel region R B is provided on the outer peripheral portion of the patterned region R P. In bevel region R B, the upper surface of the device substrate 10 is different from the position of the boundary between the patterned regions R P, towards the position of the end portion of the device substrate 10 is low. There may be a case where it is continuously inclined from the boundary with the patterning region R P toward the end portion, or there are cases where the height decreases stepwise and the step portion is constituted by the R surface. In bevel region R B, except for the vicinity of the boundary between the patterned regions R P, a laminated film of a mask film 121 or the mask film 121, patterning regions R P is disposed in the uppermost layer and the adhesion layer is not formed . That is, in this embodiment, the multilayer film 12 of the bevel region R B is different from the multilayer film 12 of the patterned regions R P, film from the uppermost layer of the membrane a predetermined number of layers have been removed.

上記したように、デバイス基板１０は、半導体ウェハ１１上に多層膜１２が形成された構造である。半導体ウェハ１１は、円板状のウェハ本体１１Ｍと、ウェハ本体１１Ｍの周縁部に設けられたラウンド形状のベベル部１１Ｂと、を備えている。デバイス基板１０のパターニング領域ＲPは、半導体ウェハ１１のウェハ本体１１Ｍと対応した領域にある。また、デバイス基板１０のベベル領域ＲBは、半導体ウェハ１１のベベル部１１Ｂと対応した領域にある。なお、半導体ウェハ１１として、単結晶のシリコンウェハのほかに、ゲルマニウムウェハ、ガリウムヒ素ウェハ、インジウムリンウェハ、インジウムヒ素ウェハなどを用いてもよい。また、基板として半導体ウェハ１１が例示されているが、このほかに、ガラスウェハ、セラミックウェハなどを用いてもよい。 As described above, the device substrate 10 has a structure in which the multilayer film 12 is formed on the semiconductor wafer 11. The semiconductor wafer 11 includes a disc-shaped wafer main body 11M and a round-shaped bevel portion 11B provided at the peripheral edge of the wafer main body 11M. The patterning region R P of the device substrate 10 is in a region corresponding to the wafer body 11M of the semiconductor wafer 11. Further, the bevel region R B of the device substrate 10 is in a region corresponding to the bevel portion 11B of the semiconductor wafer 11. In addition to the single crystal silicon wafer, a germanium wafer, a gallium arsenide wafer, an indium phosphide wafer, an indium arsenide wafer, or the like may be used as the semiconductor wafer 11. Moreover, although the semiconductor wafer 11 is illustrated as a board | substrate, you may use a glass wafer, a ceramic wafer, etc. besides this.

多層膜１２は、半導体ウェハ１１の一方の主面側に形成される。多層膜１２は、たとえば素子を構成する金属膜、半導体膜または絶縁膜が積層されたものである。また、多層膜１２は、素子を形成するために必要なマスク膜などの膜を含んでいてもよい。多層膜１２は、ウェハ本体１１Ｍ上だけでなくベベル部１１Ｂ上にも形成される。ただし、膜の種類によってベベル部１１Ｂ上で除去されたり、除去されなかったりする。そのため、デバイス基板１０のベベル領域ＲBは、図のようにＲ面を有する階段状を有している。 The multilayer film 12 is formed on one main surface side of the semiconductor wafer 11. The multilayer film 12 is formed by stacking, for example, a metal film, a semiconductor film, or an insulating film constituting an element. The multilayer film 12 may include a film such as a mask film necessary for forming an element. The multilayer film 12 is formed not only on the wafer body 11M but also on the bevel portion 11B. However, it may or may not be removed on the bevel portion 11B depending on the type of film. Therefore, the bevel region R B of the device substrate 10 has a stepped shape having a R-plane as shown in FIG.

本実施形態では、パターニング領域ＲPとベベル領域ＲBとの境界において、ベベル領域ＲBの上面は、パターニング領域ＲPの上面に対して、１０度以上９０度以下の傾斜角を有している。図２は、実施形態によるベベル領域の上面のパターニング領域の上面に対する傾斜の様子を模式的に示す断面図であり、（ａ）は傾斜角が１０度以上９０度以下の任意の角度である場合の断面図を示し、（ｂ）は傾斜角が９０度である場合の断面図を示している。 In the present embodiment, at the boundary between the patterned regions R P and the bevel region R B, the upper surface of the bevel region R B is, with respect to the upper surface of the patterned regions R P, a tilt angle of 10 degrees or more 90 degrees or less Yes. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the state of inclination of the upper surface of the bevel region with respect to the upper surface of the patterning region according to the embodiment, where (a) is an arbitrary angle of 10 degrees or more and 90 degrees or less. (B) has shown sectional drawing in case an inclination | tilt angle is 90 degree | times.

図２（ａ）に示されるように、デバイス基板１０のパターニング領域ＲPの上面を通る直線をＬPとし、ベベル領域ＲBの上面を通る直線をＬBとする。ベベル領域ＲB上で、パターニング領域ＲPの上面を通る直線ＬPからベベル領域ＲBの上面を通る直線ＬBまでの角度θをベベル領域ＲBの上面の傾斜角という。ただし、図２（ｂ）のように、ベベル領域ＲBの上面の傾斜角θが９０度の場合は、パターニング領域ＲPの上面とベベル領域ＲBの上面とが平行で、高さが違う状態を指している。 As shown in FIG. 2 (a), a straight line passing through the upper surface of the patterned region R P of the device substrate 10 and L P, the straight line passing through the upper surface of the bevel region R B and L B. On bevel region R B, the angle θ from the straight line L P passing through the upper surface of the patterned region R P to the straight line L B passing through the upper surface of the bevel region R B that the inclination angle of the upper surface of the bevel region R B. However, as shown in FIG. 2 (b), when the inclination angle θ of the upper surface of the bevel region R B is 90 degrees, and is parallel upper surface of the patterned region R P top and bevel region R B, are different heights Points to the state.

ベベル領域ＲBの上面の傾斜角が１０度未満の場合には、後述する平坦化用のレジストを配置してインプリント処理によってパターニング領域ＲPを平坦化する場合に、パターニング領域ＲPに配置されたレジストがベベル領域ＲBまで漏洩してしまう。これによって、パターニング領域ＲPの周縁部での平坦性が悪化してしまう。そのため、ベベル領域ＲBの上面の傾斜角は１０度以上であることが望ましい。 When the inclination angle of the upper surface of the bevel region R B is less than 10 degrees, in the case of flattening the patterned regions R P by imprinting by placing resist for flattening, which will be described later, disposed in the patterned regions R P resist is leaked to the bevel region R B. Thus, the flatness of the peripheral portion of the patterned region R P is deteriorated. Therefore, the inclination angle of the upper surface of the bevel region R B is desirably 10 degrees or more.

また、ベベル領域ＲBの上面の傾斜角が９０度より大きい場合には、多層膜１２の最上層を構成するマスク膜１２１の下部が抉れる形状となる。このような形状のマスク膜１２１を用いてエッチング処理を行うと、パターニング領域ＲPの周縁部は、パターニング領域ＲPのその他の領域と比較してエッチングのされ方が異なってしまい望ましくない。そのため、ベベル領域ＲBの上面の傾斜角は９０度以下であることが望ましい。 Further, when the inclination angle of the upper surface of the bevel region R B is greater than 90 degrees, the lower portion of the mask layer 121 constituting the outermost layer of the multilayer film 12 is Egureru shape. When etching is performed using a mask film 121 having such a shape, the peripheral portion of the patterned region R P is undesirable cause different way is etching as compared with other regions of the patterned regions R P. Therefore, the inclination angle of the upper surface of the bevel region R B is preferably not more than 90 degrees.

また、デバイス基板１０の端部Ｅからベベル領域ＲBとパターニング領域ＲPとの境界Ｂ（パターニング領域ＲPの周縁部）までの距離は、使用されるテンプレートのサイズによって異なるが、欠けショット部でテンプレートを用いてインプリントを行った際に、厚さ方向のテンプレートの変形量を考慮して設定される。たとえば、３０ｍｍ前後のサイズを有するテンプレートの場合には、上記距離は３ｍｍ以内であることが望ましい。 The distance from the edge E of the device substrate 10 to the boundary B between the bevel region R B and patterned region R P (periphery of the patterned regions R P) varies depending on the size of the template used, defective shot portion When imprinting is performed using a template, the setting is made in consideration of the amount of deformation of the template in the thickness direction. For example, in the case of a template having a size of around 30 mm, the distance is preferably within 3 mm.

つぎに、このようなデバイス基板１０の製造方法を含む半導体装置の製造方法について説明する。図３−１〜図３−２は、実施形態によるデバイス基板の製造方法の手順の一例を模式的に示す一部断面図である。まず、図３−１（ａ）に示されるように、デバイス基板１０上の全面に、加工対象に対して加工選択比を取ることができるマスク膜１２１を形成する。マスク膜１２１は、パターニング領域ＲPで所望の形状にパターニングを行う際のマスクとなる膜である。マスク膜１２１は、たとえばＳＯＣ膜などの有機膜によって構成される。なお、ここでは、後の工程でインプリント処理を実行する際にテンプレートとマスク膜１２１とを密着させる密着膜１２２を、マスク膜１２１上にさらに形成している。また、加工対象は、デバイス基板１０のパターニング領域ＲPに形成された多層膜１２の一部または全部となる。さらに、多層膜１２の種類は任意である。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device including the method for manufacturing the device substrate 10 will be described. 3A to 3B are partial cross-sectional views schematically illustrating an example of the procedure of the device substrate manufacturing method according to the embodiment. First, as illustrated in FIG. 3A, a mask film 121 that can have a processing selection ratio with respect to a processing target is formed on the entire surface of the device substrate 10. Mask film 121 is a film serving as a mask when performing patterning to a desired shape by patterning regions R P. Mask film 121 is formed of an organic film such as an SOC film, for example. Here, an adhesion film 122 is further formed on the mask film 121 so that the template and the mask film 121 are brought into close contact with each other when an imprint process is performed in a later process. The processing target is a part or all of the multilayer film 12 formed in the patterning region R P of the device substrate 10. Furthermore, the type of the multilayer film 12 is arbitrary.

ついで、図３−１（ｂ）に示されるように、ベベル領域ＲB上のマスク膜１２１と密着膜１２２とを除去する。マスク膜１２１と密着膜１２２の除去は、ベベルＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法、ＥＢＲ（Edge Bead Removal）などを適用することができる。ベベルＣＭＰ法の場合には、ベベル領域ＲBと接触するように研磨パッドを配置して研磨を行うことによってマスク膜１２１と密着膜１２２とを除去する。また、ＥＢＲの場合には、シンナーなどの有機溶剤をベベル領域ＲBに供給し、マスク膜１２１と密着膜１２２とを溶解することによって、マスク膜１２１と密着膜１２２とを除去する。なお、マスク膜１２１と密着膜１２２の除去後、デバイス基板１０上に密着膜１２３を形成する。 Then, as shown in FIG. 3-1 (b), removing the mask layer 121 on the bevel region R B and the adhesion film 122. For removing the mask film 121 and the adhesion film 122, a bevel CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, an EBR (Edge Bead Removal), or the like can be applied. When the bevel CMP method to remove the adhesion layer 122 and the mask film 121 by performing polishing by placing a polishing pad in contact with the bevel region R B. In the case of EBR, the organic solvents such as thinner is supplied to the bevel region R B, by dissolving the adhesive film 122 and mask film 121 are removed and the adhesion film 122 and mask film 121. Note that after removing the mask film 121 and the adhesion film 122, an adhesion film 123 is formed on the device substrate 10.

このようにベベル領域ＲBのマスク膜１２１が除去されることで、パターニング領域ＲPとベベル領域ＲBとの間で、マスク膜１２１の厚さに相当する段差が生じる。このように段差を形成することで、各欠けショット部でのベベル領域ＲBの上面の位置が略同じとなる。その結果、後に行われるインプリント処理時のテンプレートとデバイス基板１０のベベル領域ＲBとの間の干渉、および後に行われるパターニング領域ＲPの平坦化の際に滴下されるレジストのベベル領域ＲBへの染み出しが抑制される。 In this manner, the mask film 121 of the bevel region R B is removed, between the patterning region R P and the bevel region R B, step corresponding to the thickness of the mask film 121 occurs. By thus forming a step, the position of the upper surface of the bevel region R B in each chipped shot portion is substantially the same. As a result, after the resist of the bevel area to be dropped during the planarization of patterned regions R P performed interference, and after between the bevel region R B of the template and the device substrate 10 during imprinting process performed R B Exudation to the water is suppressed.

一般的に、パターニング領域ＲPには素子が形成されるため、パターニング領域ＲP内では段差（デバイス段差）が生じている。インプリント処理時には、パターニング領域ＲP内は平坦化されていることが望ましい。そのため、図３−１（ｃ）〜（ｄ）に示されるように、パターニング領域ＲPのデバイス段差を解消するように平坦化を行う。 In general, since the elements in the patterning area R P is formed, the step (device step) occurs within patterned region R P. During imprinting, it is desirable that the patterned regions R P is flattened. Therefore, as shown in FIGS. 3A to 3D, planarization is performed so as to eliminate the device step in the patterning region R P.

図３−１（ｃ）の例では、平坦なブランクテンプレートを用いたインプリント処理によって、パターニング領域ＲPの上面を平坦化する。具体的には、パターニング領域ＲP上に平坦化用のレジストを滴下する。レジストは、たとえばインクジェット法によって滴下される。レジストは、たとえば光硬化性樹脂によって構成される。ついで、パターンが何も形成されていない、すなわち凹凸パターンを有さないブランクテンプレートを、パターニング領域ＲPの上面から所定の距離となるように近付ける。その後、所定の波長の光（たとえば紫外線）をレジストに照射して、レジストを硬化させる。そして、ブランクテンプレートを離型することによって、パターニング領域ＲPの上面が平坦化されたレジストパターン１２４が得られる。 In the example of FIG. 3C, the upper surface of the patterning region R P is flattened by an imprint process using a flat blank template. Specifically, dropping a resist for flattening on the patterning region R P. The resist is dropped by, for example, an ink jet method. The resist is made of, for example, a photocurable resin. Then, the pattern is nothing is formed, i.e. a blank template having no concavo closer from the top surface of the patterned region R P to a predetermined distance. Thereafter, the resist is irradiated with light of a predetermined wavelength (for example, ultraviolet rays) to cure the resist. Then, by releasing the blank template, a resist pattern 124 in which the upper surface of the patterning region R P is flattened is obtained.

その後、図３−１（ｄ）に示されるように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などのドライエッチング法によって、エッチバックを行う。これによって、レジストパターン１２４と密着膜１２３とが除去されるとともに、デバイス基板１０のパターニング領域ＲPに形成されたマスク膜１２１の上面が平坦化される。また、ベベル領域ＲBの上面の傾斜角は、パターニング領域ＲPの上面に対して、１０度以上９０度以下となる。 Thereafter, as shown in FIG. 3D, etch back is performed by a dry etching method such as an RIE (Reactive Ion Etching) method. Thus, with the resist pattern 124 and the adhesion layer 123 is removed, the upper surface of the mask layer 121 formed on the patterned region R P of the device substrate 10 is flattened. The inclination angle of the upper surface of the bevel region R B is, with respect to the upper surface of the patterned regions R P, equal to or greater than 10 degrees 90 degrees or less.

なお、平坦化方法としては、上記したブランクテンプレートを用いた方法以外の方法を使用してもよい。たとえば、ＣＭＰ法によってパターニング領域ＲPのマスク膜の上面を平坦化してもよい。また、パターニング領域ＲPのマスク膜上にレジストなどをスピンコート法などによって塗布した後、ドライエッチング法などでエッチバックすることでパターニング領域ＲPのマスク膜の上面を平坦化してもよい。 In addition, as a planarization method, you may use methods other than the method using the above-mentioned blank template. For example, it may be flattened at the top of the mask layer patterning regions R P by CMP. Further, after the resist and the like is applied by spin coating or the like on the mask layer patterned regions R P, may be flattened at the top of the mask layer patterning regions R P by etching back in dry etching or the like.

ついで、図３−２（ａ）に示されるように、デバイス基板１０上に積層膜１２５と密着膜１２６とを形成し、さらにデバイス基板１０のパターニング領域ＲP上にレジスト１２７を滴下する。積層膜１２５としては、たとえば塗布型炭素膜とＳＯＧ（Spin On Glass）膜との積層膜を用いることができる。微細加工プロセスでは、サイズの微細化とともにレジストが薄膜化され、さらに加工パターンのアスペクト比（パターン寸法と深さの比）が増大すると、エッチング速度が低下するマイクロローディング効果が生じる。これによって、エッチング時間が長くなり、レジストが後退するようになる。そのため、パターンを形成するレジストとマスクとを別種の材料で構成した積層膜１２を用いることによって、上記したマイクロローディング効果を抑制している。 Then, as shown in FIG. 3-2 (a), to form a contact layer 126 and the multilayer film 125 on the device substrate 10, further dropping a resist 127 on the patterning region R P of the device substrate 10. As the laminated film 125, for example, a laminated film of a coating type carbon film and an SOG (Spin On Glass) film can be used. In the microfabrication process, when the resist is thinned with the miniaturization of the size, and the aspect ratio (pattern dimension / depth ratio) of the processed pattern is further increased, a microloading effect is produced in which the etching rate is reduced. This increases the etching time and causes the resist to recede. Therefore, the above-described microloading effect is suppressed by using the laminated film 12 in which the resist for forming the pattern and the mask are made of different materials.

その後、図３−２（ｂ）に示されるように、凹凸パターンが形成されたテンプレート２１を、テンプレート２１の凹凸パターン形成面とデバイス基板１０の上面とが所定の距離となるように、パターニング領域ＲPのレジスト１２７が滴下されたショット領域上に配置する。所定の距離は、テンプレート２１にレジスト１２７が接触する距離以下である。 Thereafter, as shown in FIG. 3B, the template 21 on which the concavo-convex pattern is formed is patterned so that the concavo-convex pattern formation surface of the template 21 and the upper surface of the device substrate 10 are at a predetermined distance. resist 127 R P is arranged in the dropped shot region. The predetermined distance is equal to or shorter than the distance at which the resist 127 contacts the template 21.

ついで、ダイバイダイアライメントによってショット領域とテンプレート２１とをより正確に位置合わせする。デバイス基板１０の全周にわたって、ベベル領域ＲBの上面がパターニング領域ＲPの上面に対して１０度以上９０度以下の角度を有するように、ベベル領域ＲBの上面の形状が制御されている。また、ベベル領域ＲBでマスク膜１２１が除去されている。つまり、ベベル領域ＲBには、テンプレート２１の移動を遮るような構造物が存在しない。そのため、基板面に平行な方向にデバイス基板１０とテンプレート２１とを相対的に移動させた際のデバイス基板１０とテンプレート２１とに生じる剪断力を抑制することができ、重ね合わせ精度を向上させることができる。また、インプリント処理時にテンプレート２１がベベル領域ＲBに接触し、テンプレート２１とデバイス基板１０とが干渉してしまうことを防ぐことができる。 Next, the shot area and the template 21 are more accurately aligned by die-by-die alignment. Over the entire periphery of the device substrate 10, so as to have an angle of 10 degrees or more 90 degrees or less with respect to the upper surface of the upper surface pattern region R P of the bevel region R B, the shape of the upper surface of the bevel region R B is controlled . The mask film 121 in the bevel region R B is removed. That is, the bevel region R B, structures such as blocking the movement of the template 21 is not present. Therefore, the shear force generated between the device substrate 10 and the template 21 when the device substrate 10 and the template 21 are relatively moved in the direction parallel to the substrate surface can be suppressed, and the overlay accuracy can be improved. Can do. Further, it is possible to prevent the template 21 contacts the bevel region R B during imprinting process so that the template 21 and the device substrate 10 may interfere.

毛細管現象によってテンプレート２１の凹部にレジスト１２７が充填された後、レジスト１２７に所定の波長の光を照射することによって、レジスト１２７を硬化させる。そして、テンプレート２１を離型する。これによって、図３−２（ｃ）に示されるように、テンプレート２１に形成された凹凸パターンとは凹凸が逆転したレジストパターン１２７ａが形成される。すべてのショット領域についてレジストパターン１２７ａが形成されると、レジストパターン１２７ａをマスクとして、ドライエッチング法によってマスク膜１２１をパターニングする。また、パターニングされたマスク膜１２１をマスクとして、さらに多層膜１２中の加工対象をドライエッチング法によってエッチングする。以上によって、半導体装置の製造方法が終了する。   After the resist 127 is filled in the recesses of the template 21 by capillary action, the resist 127 is cured by irradiating the resist 127 with light of a predetermined wavelength. Then, the template 21 is released. As a result, as shown in FIG. 3C, a resist pattern 127a is formed in which the concavo-convex pattern formed on the template 21 is reversed. When the resist pattern 127a is formed for all the shot regions, the mask film 121 is patterned by a dry etching method using the resist pattern 127a as a mask. Further, using the patterned mask film 121 as a mask, the processing target in the multilayer film 12 is further etched by a dry etching method. The semiconductor device manufacturing method is thus completed.

つぎに、比較例と比較した場合の実施形態の効果について説明する。図４−１〜図４−２は、比較例によるパターン形成方法の手順の一例を模式的に示す一部断面図である。図３−１（ａ）と同様に、デバイス基板１０上の全面に、加工対象に対して加工選択比を取ることができるマスク膜１２１を形成する。マスク膜１２１は、パターニング領域ＲPで所望の形状にパターニングを行う際のマスクとなる膜である。マスク膜１２１は、たとえばＳＯＣ膜などの有機膜によって構成される。 Next, effects of the embodiment when compared with the comparative example will be described. FIGS. 4-1 to 4-2 are partial cross-sectional views schematically showing an example of the procedure of the pattern forming method according to the comparative example. Similar to FIG. 3A, a mask film 121 that can have a processing selection ratio with respect to the processing target is formed on the entire surface of the device substrate 10. Mask film 121 is a film serving as a mask when performing patterning to a desired shape by patterning regions R P. Mask film 121 is formed of an organic film such as an SOC film, for example.

ついで、図４−１（ａ）に示されるように、デバイス基板１０のパターニング領域ＲPのデバイス段差を解消するように平坦化を行う。この例では、パターニング領域ＲP上に、平坦化用のレジストを滴下し、凹凸パターンを有さないブランクテンプレートを、パターニング領域ＲPの上面から所定の距離となるように近付ける。その後、所定の波長の光（たとえば紫外線）をレジストに照射して、レジストを硬化させる。そして、ブランクテンプレートを離型することによって、パターニング領域ＲPの上面が平坦化されたレジストパターン１２４が形成される。 Next, as shown in FIG. 4A, planarization is performed so as to eliminate the device step in the patterning region R P of the device substrate 10. In this example, on the patterning region R P, dropped resist for flattening, a blank template having no concavo closer from the top surface of the patterned region R P to a predetermined distance. Thereafter, the resist is irradiated with light of a predetermined wavelength (for example, ultraviolet rays) to cure the resist. Then, by releasing the blank template, a resist pattern 124 in which the upper surface of the patterning region R P is flattened is formed.

ただし、比較例では、マスク膜１２１がベベル領域ＲBにも形成されているため、インプリント処理時にレジストは、パターニング領域ＲPからベベル領域ＲBへと漏洩してしまう。その結果、パターニング領域ＲPの周縁部では徐々にレジストの膜厚が薄くなる。つまり、パターニング領域ＲPの全域で平坦化されなくなってしまう。また、このレジストの漏洩はデバイス基板１０の全周にわたって均一ではなく、場所によって漏洩の度合いが異なっている。 However, in the comparative example, since the mask layer 121 is also formed on the bevel region R B, resist during imprinting, leaks from the patterned region R P to bevel region R B. As a result, gradual thickness of the resist is reduced in the peripheral portion of the patterned region R P. That is, no longer being flattened across the patterned regions R P. Further, the leakage of the resist is not uniform over the entire circumference of the device substrate 10, and the degree of leakage differs depending on the location.

その後、図４−１（ｂ）に示されるようにドライエッチングによってエッチバックが行われる。これによって、マスク膜１２１は所定の厚さだけエッチングされる。ただし、レジストがパターニング領域ＲPの周縁部で厚さが薄くなっているのに合わせて、エッチバック後のパターニング領域ＲPでも周縁部のマスク膜１２１の厚さが薄くなっている。その結果、パターニング領域ＲP全体は平坦化していない状態となる。また、パターニング領域ＲPとベベル領域ＲBとでマスク膜１２１が連続して存在しているため、パターニング領域ＲPの上面に対するベベル領域ＲBの上面の傾斜角は１０度未満の低い角度を有する。さらに、上記したようにレジストの漏洩の度合いが場所によって異なるので、パターニング領域ＲPの周縁部とベベル領域ＲBでのマスク膜１２１の厚さは不均一となっている。 Thereafter, as shown in FIG. 4B, etch back is performed by dry etching. Thus, the mask film 121 is etched by a predetermined thickness. However, the resist is fit to the thickness at the peripheral portion of the patterned region R P is thinner, the thickness of the mask film 121 of the peripheral portion even patterned region R P after etch back is thin. As a result, the entire patterned area R P is in a state which is not flattened. Moreover, since the mask layer 121 is present continuously in the patterning area R P and the bevel region R B, the tilt angle is low angle of less than 10 degrees of the top surface of the bevel region R B with respect to the upper surface of the patterned region R P Have. Further, since the degree of leakage of the resist as described above is different depending on the location, the thickness of the mask film 121 in the peripheral portion of the patterned region R P and bevel region R B are not uniform.

ついで、図４−１（ｃ）に示されるように、デバイス基板１０上に有機多層膜１２５と密着膜１２６とを塗布し、さらにデバイス基板１０のパターニング領域ＲP上にレジスト１２７を滴下する。その後、図４−２（ａ）に示されるように、凹凸パターンが形成されたテンプレート２１を、テンプレート２１の凹凸パターン形成面とデバイス基板１０の上面とが所定の距離となるように、パターニング領域ＲPのレジスト１２７が滴下されたショット領域上に配置する。所定の距離は、テンプレート２１にレジスト１２７が接触する距離以下である。ついで、ダイバイダイアライメントによってショット領域とテンプレート２１とをより正確に位置合わせする。 Then, as shown in FIG. 4-1 (c), the organic multi-layer film 125 and the adhesive film 126 is coated on the device substrate 10, further dropping a resist 127 on the patterning region R P of the device substrate 10. Thereafter, as shown in FIG. 4A, the template 21 on which the concavo-convex pattern is formed is patterned so that the concavo-convex pattern forming surface of the template 21 and the upper surface of the device substrate 10 are at a predetermined distance. resist 127 R P is arranged in the dropped shot region. The predetermined distance is equal to or shorter than the distance at which the resist 127 contacts the template 21. Next, the shot area and the template 21 are more accurately aligned by die-by-die alignment.

毛細管現象によってテンプレート２１の凹部にレジスト１２７が充填された後、レジスト１２７に所定の波長の光を照射することによって、レジスト１２７を硬化させる。そして、図４−２（ｂ）に示されるように、テンプレート２１を離型することによって、レジストパターン１２７ａが形成される。すべてのショット領域についてレジストパターン１２７ａが形成されると、レジストパターン１２７ａをマスクとして、ドライエッチング法によってマスク膜１２１をパターニングする。また、パターニングされたマスク膜１２１をマスクとして、多層膜１２中の加工対象をドライエッチング法によってエッチングする。以上によって、半導体装置の製造方法が終了する。   After the resist 127 is filled in the recesses of the template 21 by capillary action, the resist 127 is cured by irradiating the resist 127 with light of a predetermined wavelength. Then, as shown in FIG. 4B, by releasing the template 21, a resist pattern 127a is formed. When the resist pattern 127a is formed for all the shot regions, the mask film 121 is patterned by a dry etching method using the resist pattern 127a as a mask. Further, using the patterned mask film 121 as a mask, the processing target in the multilayer film 12 is etched by a dry etching method. The semiconductor device manufacturing method is thus completed.

インプリント処理時に、欠けショット部では、ベベル領域ＲBの平坦性が低く、ベベル領域ＲBの上面の高さ（位置）は各ショット位置で異なるため、テンプレート２１とデバイス基板１０との間のレジストパターン１２７ａの厚さ（ＲＬＴ）に膜厚差が生じる。 During imprinting, the chipped shot unit, low flatness of the bevel region R B, the height of the top surface of the bevel region R B (position) differ in each shot position, between the template 21 and the device substrate 10 A difference in film thickness occurs in the thickness (RLT) of the resist pattern 127a.

また、ダイバイダイアライメント時にテンプレート２１をデバイス基板１０に対して相対的に横方向に移動させると、テンプレート２１がパターニング領域ＲPの周縁部上の不均一な厚さのマスク膜１２１と接触する。その結果、テンプレート２１とデバイス基板１０とに剪断力が発生する。特に、ＲＬＴが薄くなると、レジスト１２７が弾性体として振る舞うようになり、テンプレート２１とデバイス基板１０とに働く剪断力が大きくなる。さらに、インプリント処理時にパターニング領域ＲPの周縁部またはベベル領域ＲBに合わせてテンプレート２１が傾くと、テンプレート２１の端部がベベル領域ＲBと干渉する場合が発生する。以上のような要因が組み合わさり、デバイス基板１０とテンプレート２１との重ね合わせ精度の悪化が引き起こされてしまう。 Further, when the template 21 is moved in the lateral direction relative to the device substrate 10 during die-by-die alignment, the template 21 comes into contact with the mask film 121 having a non-uniform thickness on the peripheral portion of the patterning region R P. As a result, a shearing force is generated between the template 21 and the device substrate 10. In particular, when the RLT is thin, the resist 127 behaves as an elastic body, and the shearing force acting on the template 21 and the device substrate 10 increases. Furthermore, the template 21 in conjunction tilts periphery or bevel region R B patterned region R P during imprinting, the ends of the template 21 may interfere with the bevel region R B is generated. The above factors combine to cause deterioration in overlay accuracy between the device substrate 10 and the template 21.

これに対して、本実施形態では、デバイス基板１０のベベル領域ＲBのマスク膜１２１を除去し、パターニング領域ＲPに対するベベル領域ＲBの上面の傾斜角を１０度以上９０度以下となるようにした。これによって、ベベル領域ＲBを構成する面の形状がデバイス基板１０の周縁部にわたって略同一形状となるように制御される。その結果、欠けショット部でのテンプレート２１とデバイス基板１０との間の干渉を回避することができる。また、パターニング領域ＲPの平坦化工程でパターニング領域ＲPの平坦性が向上するので、ＲＬＴのむらが抑制される。その結果、ダイバイダイアライメント時の剪断力が小さくなり、重ね合わせ精度を高めることができるという効果も有する。 In contrast, in the present embodiment, by removing the mask film 121 of the bevel region R B of the device substrate 10, so that the inclination angle of the upper surface of the bevel region R B relative to the patterning area R P equal to or less than 90 degrees 10 degrees I made it. Thus, the shape of the surfaces constituting the bevel region R B is controlled to be substantially the same shape over the periphery of the device substrate 10. As a result, it is possible to avoid interference between the template 21 and the device substrate 10 at the chipped shot portion. Further, since the flatness of the patterned regions R P in the planarization process of patterning region R P is improved, RLT Nomura is suppressed. As a result, the shearing force at the time of die-by-die alignment is reduced, and the overlay accuracy can be increased.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１０ デバイス基板、１１ 半導体ウェハ、１１Ｂ ベベル部、１１Ｍ ウェハ本体、１２ 多層膜、２１ テンプレート、１２１ マスク膜、１２２，１２３，１２６ 密着膜、１２４ レジストパターン、１２５ 積層膜、１２７ レジスト、１２７ａ レジストパターン、ＲB ベベル領域、ＲP パターニング領域。 10 device substrate, 11 semiconductor wafer, 11B bevel portion, 11M wafer body, 12 multilayer film, 21 template, 121 mask film, 122, 123, 126 adhesion film, 124 resist pattern, 125 laminated film, 127 resist, 127a resist pattern, R B bevel region, R P patterning area.

Claims (5)

素子を構成する膜を含む多層膜が基板上に配置されたデバイス基板であって、
前記素子が配置される主面は、
インプリント処理時にレジストが配置されるパターニング領域と、
前記パターニング領域の周縁部から当該デバイス基板の端部までのベベル領域と、
を有し、
前記ベベル領域は、上面が、前記パターニング領域の上面に比して、当該デバイス基板の端部に向かって低くなる領域を有し、
前記パターニング領域と前記ベベル領域との境界で、前記ベベル領域の上面の前記パターニング領域の上面に対する傾斜角が１０度以上９０度以下であるデバイス基板。 A device substrate in which a multilayer film including a film constituting an element is disposed on a substrate,
The main surface on which the element is arranged is:
A patterning region where a resist is disposed during imprint processing; and
A bevel area from the peripheral edge of the patterning area to the edge of the device substrate;
Have
The bevel region has a region where the upper surface becomes lower toward the edge of the device substrate than the upper surface of the patterning region;
A device substrate, wherein an inclination angle of an upper surface of the bevel region with respect to an upper surface of the patterning region at a boundary between the patterning region and the bevel region is 10 degrees or more and 90 degrees or less. 前記パターニング領域の前記周縁部から当該デバイス基板の前記端部までの距離は、３ｍｍ以下である請求項１に記載のデバイス基板。   The device substrate according to claim 1, wherein a distance from the peripheral edge portion of the patterning region to the end portion of the device substrate is 3 mm or less. 前記ベベル領域の多層膜は、前記パターニング領域の多層膜のうち最上層の膜を含む１層以上の膜が除去されている請求項１に記載のデバイス基板。   2. The device substrate according to claim 1, wherein the multilayer film in the bevel region is formed by removing one or more layers including the uppermost layer film among the multilayer films in the patterning region. 素子を構成する膜を含む多層膜が基板上に配置されたデバイス基板上の全面に第１膜を形成し、
前記デバイス基板のインプリント処理時にレジストが配置されるパターニング領域の周縁部から前記デバイス基板の端部までのベベル領域の前記第１膜を除去し、
前記パターニング領域上の前記第１膜の上面を平坦化するデバイス基板の製造方法。 Forming a first film on the entire surface of the device substrate in which a multilayer film including a film constituting the element is disposed on the substrate;
Removing the first film in the bevel region from the peripheral portion of the patterning region where the resist is arranged during the imprint process of the device substrate to the end portion of the device substrate;
A device substrate manufacturing method for planarizing an upper surface of the first film on the patterning region. 素子を構成する膜を含む多層膜が基板上に配置されたデバイス基板上の全面に第１膜を形成し、
前記デバイス基板のインプリント処理時にレジストが配置されるパターニング領域の周縁部から前記デバイス基板の端部までのベベル領域の前記第１膜を除去し、
前記パターニング領域上の前記第１膜の上面を平坦化し、
前記第１膜上に第１レジストを滴下し、
凹凸パターンが形成された第１テンプレートを、前記第１レジストを介して前記第１膜から所定の距離となるように配置しながら、前記第１レジストを硬化してレジストパターンを形成し、
前記レジストパターンをマスクとして前記多層膜を加工する半導体装置の製造方法。 Forming a first film on the entire surface of the device substrate in which a multilayer film including a film constituting the element is disposed on the substrate;
Removing the first film in the bevel region from the peripheral portion of the patterning region where the resist is arranged during the imprint process of the device substrate to the end portion of the device substrate;
Planarizing an upper surface of the first film on the patterning region;
Dropping a first resist on the first film;
The first template on which the concave / convex pattern is formed is placed at a predetermined distance from the first film via the first resist, and the first resist is cured to form a resist pattern,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the multilayer film is processed using the resist pattern as a mask.
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